KR20200034551A - 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 - Google Patents

다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 이동 단말기는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기; 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기 및 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어하는 제어부를 포함하여, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.

Description

다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기{MULTIPLE TRANSMIT SYSTEM STRCUTERE AND MOBILE TERMINAL HAVING THE SAME}
본 발명은 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
상기 시도들에 더하여, 최근 이동 단말기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 UpLink (UL) 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Output)을 지원할 필요가 있다. 이러한 이종 무선 시스템에서 지원 가능한 형태는 4G MIMO, 5G MIMO와 4G + 5G 이중 연결(DC: Dual Connectivity)일 수 있다.
한편, 이와 같은 다양한 종류의 무선 인터페이스 구현을 지원하기 위해서는 서로 다른 구성의 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 구비하여야 한다. 예를 들어, 4G 통신 시스템이 제1 전력 증폭기와 제1 안테나를 통해 제1 신호를 송신할 수 있다. 또는, 5G 통신 시스템이 제2 전력 증폭기와 제2 안테나를 통해 제2 신호를 송신할 수 있다.
하지만, 4G 통신 시스템 또는 5G 통신 시스템이 각각 전력 증폭기를 구비하는 경우, 배치 공간 증가, 전력 소모 증가 및 제어 복잡성이 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 복수의 전력 증폭기, 즉 제1 전력 증폭기와 제2 전력 증폭기의 전원공급장치가 개별적으로 존재하는 경우, 복수의 전력 증폭기들의 동작에 따른 전원공급 제어가 복잡하게 된다는 문제점이 있다. 한편, 5G 통신 시스템은 4G 통신 시스템에 비하여 프레임 타이밍에 대한 더 높은 레벨의 타이밍 정렬 정확성이 요구된다. 따라서, 5G 통신 시스템을 이용하는 UL-MIMO에서는 복수의 채널 간에 타이밍 정렬을 보장할 수 있어야 한다. 하지만, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법에 대한 제시가 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동 단말기는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기(100); 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기(200) 및 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어하는 제어부(300)를 포함하여, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동 단말기는 5G 통신 시스템의 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기(100); 상기 5G 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기(200) 및 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)에 연결되어, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 전압을 제어하는 전압 부스터를 포함하는 전원 제어부(400)를 포함하여, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 MIMO 구조에서 배치 공간 감소, 전력 소모 감소 및 제어 복잡성이 감소된다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 다중 송수신 시스템을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 다양한 형태의 동작 예시들 중 하나에 따른 RFIC와 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 LTE 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위와 NR 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위를 나타낸다.
도 5a는 본 발명에 따른 공통 전압 부스터(common voltage booster)를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 5b는 본 발명과 관련하여 별도의 전압 부스터를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1카메라(121a) 및 제1조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 다중 송수신 시스템을 도시한다. 도 2를 참조하면, 이동 단말기는 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 한편, 이동 단말기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 310 내지 340)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200), 제어부(300) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합한다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
또한, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)와 같은 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)가 하나의 송수신부에 할당되어 있어, 하나의 시스템으로 2개의 서로 다른 신호를 보내는 UL-MIMO 기술을 적용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 또한, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다.
또한, 제어부(300)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter)가 내장되어 있어, 별도의 분배기가 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 다양한 형태의 동작 예시들 중 하나에 따른 RFIC와 전력 증폭기의 구성을 나타낸다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 이동 단말기는 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되고, 제2 전력 증폭기(200)는 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된다.
한편, 제어부(300)는 RFIC에 해당할 수 있다. 또한, 이동 단말기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA, 310 내지 340)를 포함한다.
구체적으로, 도 3a은 본 발명에 따른 4G + 5G EN-DC 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
일 실시 예로, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및/또는 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템의 동시 연결이 가능한 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) 구현이 가능하다. 한편, 5G TX 주파수 대역은 LTE (4G) TX 주파수 대역보다 더 넓은 광대역이 사용되고, 더 높은 주파수 대역이 사용된다. 이때, LTE 재배치(re-farming)이 일부 적용되면, LTE (4G) TX 주파수 대역 중 일부 대역을 사용하게 되고, 이에 따라 두 개 주파수 대역 간에 일부 중첩이 발생할 수 있다.
따라서, 2개의 송신부에서 서로 각각의 통신 시스템을 이용하여 송신하여 (또는 연결되어), EN-DC 동작 구현이 가능하다. 한편, 수신부에서는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
또한, 도 3b는 본 발명에 따른 4G UL-MIMO 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
다른 일 실시 예로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 따라서, 제1 통신 시스템인 4G 통신 시스템에서 4G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이를 위해, 2개의 송신부에서 모두 LTE 송신을 수행함으로써, 4G UL-MIMO 동작을 수행할 수 있다. 한편, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
또한, 도 3c는 본 발명에 따른 5G UL-MIMO 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
또 다른 일 실시 예로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 따라서, 제2 통신 시스템인 5G 통신 시스템에서 5G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이를 위해, 2개의 송신부에서 모두 5G 송신을 수행함으로써, 5G UL-MIMO 동작을 수행할 수 있다. 한편, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 복수의 통신 시스템 (즉, 4G 및 5G 통신 시스템)에서 모두 동작 가능하다. 이에 따라, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)에 의해, 이동 단말기는 다음과 같은 복수의 전송 모드로 동작 가능하다. 따라서, 이동 단말기는 4G UL MIMO 모드, 4G + 5G EN-DC 모드 및 5G UL MIMO 모드 중 하나로 동작 가능하다. 또한, 4G 및 5G 통신 시스템과의 연결 상태 및 다중 송신 가능 여부에 따라, 복수의 모드들 간에 전환이 이루어질 수 있다.
이에 따라, 5G UL MIMO 모드에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 각각 증폭하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 증폭된 제1 신호 및 제2 신호에 해당하는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 타이밍 오차 범위 이내에서 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제1 기지국 (5G 기지국)으로 송신함에 따라, 5G UL MIMO가 수행된다.
또한, 4G UL MIMO 모드에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 각각 4G 통신 시스템의 제3 신호 및 제4 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 증폭된 제3 신호 및 제4 신호에 해당하는 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 기지국 (4G 기지국)으로 송신함에 따라, 4G UL MIMO가 수행된다.
또한, 4G + 5G EN-DC 모드에서, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200) 중 어느 하나는 4G 통신 시스템에서 동작하고, 다른 하나는 5G 통신 시스템에서 동작한다. 이에 따라, 이동 단말기는 제1 기지국 (5G 기지국)과 제2 기지국 (4G 기지국)에 모두 연결된 4G-5G EN-DC(E-UTRAN NR Dual Connectivity) 상태에 있다.
한편, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 도 3a를 참조하면, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 모두 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제1 통신 시스템에 해당하는 4G 통신 시스템에서 4G UL-MIMO 구현이 가능하다.
한편, 도 3b를 참조하면, 서로 다른 무선 인터페이스와의 동시 연결 상태가 가능하고, 이에 따라 서로 다른 무선 인터페이스를 통한 동시 전송 또는 어느 한 무선 인터페이스를 통한 단일 전송이 가능하다. 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및/또는 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
따라서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템의 동시 연결이 가능한 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) 구현이 가능하다. 이때, 4G 및 5G 통신 시스템과 모두 연결된 상태이지만, 데이터 송신 및 수신은 어느 한 통신 시스템을 통해서만 이루어질 수 있다. 이때, 무선 인터페이스 (또는 통신 시스템)의 선택과 관련하여, 세션 연속성(session continuity)이 중요한 어플리케이션에서는 이전 무선 인터페이스와 동일한 무선 인터페이스를 선택한다. 반면에, 세션 연속성이 중요하지 않은 어플리케이션에서는, 채널 환경이 양호한 무선 인터페이스 (또는 통신 시스템)을 선택한다.
한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 이용한 5G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)는 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 모두 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제2 통신 시스템에 해당하는 5G 통신 시스템에서 5G UL-MIMO 구현이 가능하다.
보다 상세하게는, 제1 전력 증폭기(100)는 도 3c와 같이 5G 통신 시스템에서 동작할 수 있지만, RFIC 내의 스위치에 의해 4G 통신 시스템에서 동작할 수 있다. 또한, 제2 전력 증폭기(200)는 도 3c과 같이 5G 통신 시스템에서 동작할 수 있지만, RFIC 내의 스위치에 의해 4G 통신 시스템에서 동작할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다.
이와 관련하여, RFIC에 해당하는 제어부(300) 내에는 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치(SW1, SW2)가 포함된다. 이때, 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치(SW1)는 제1 전력 증폭기(100)에 연결된다. 반면에, 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치(SW2)는 제2 전력 증폭기(200)에 연결된다.
즉, 본 발명은 전술한 바와 같이 4G/5G RFIC 내의 (SPDT) 스위치를 사용하여, 2개의 system TX 중 하나를 선택 가능하다. 이와 관련하여, 전력 증폭기를 통신 시스템마다 별도로 구비하는 선행 기술에 비해 본 발명의 장점에 대해 살펴보면 다음과 같다.
한편, 이와 같이 RFIC 내의 스위치에 의해 제1 및 제2 통신 시스템 간 전환과 이에 따라 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)가 다양한 형태의 UL-MIMO를 지원할 수 있다. 구체적으로, 도 3c와 바와 같이 5G UL MIMO를 지원할 뿐만 아니라, 스위치 전환에 따라 도 3b와 같이 4G UL MIMO를 지원할 수 있다. 또한, 도 3a와 같이 4G + 5G EN-DC 를 지원할 수 있고, 이때, 4G 단일 전송, 5G 단일 전송 또는 4G + 5G UL MIMO 전송 중 어느 하나가 가능하다. 이에 따라, 복수의 무선 시스템에서 Uplink (UL) MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.
한편, RFIC에 해당하는 제어부(300) 내에는 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 수신 스위치(SWR1 내지 SWR4)가 포함된다. 이때, 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치(SWR1)는 제1 저잡음 증폭기(310)에 연결되고, 제2 수신 스위치(SWR2)는 제2 저잡음 증폭기(320)에 연결된다. 구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)와 제1 저잡음 증폭기(310)는 제1 듀플렉서(DUP1)를 통해 제1 안테나와 연결된다. 반면에, 제2 전력 증폭기(200)와 제2 저잡음 증폭기(320)는 제2 듀플렉서(DUP2)를 통해 제2 안테나와 연결된다.
한편, 본 발명에 따른 수신부는 제3 및 제4 저잡음 증폭기(330 및 340)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 및 제4 저잡음 증폭기(330 및 340)는 송수신부로 구성되지 않고 수신부로만 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치(SW3)는 제3 저잡음 증폭기(330)에 연결되고, 제4 수신 스위치(SW4)는 제4 저잡음 증폭기(340)에 연결될 수 있다. 한편, 제3 저잡음 증폭기(330) 및 제4 저잡음 증폭기(340)는 별도의 듀플렉서 없이 필터를 통해서만 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결될 수 있다.
이상에서는, 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity), 4G UL MIMO와 5G UL MIMO 구조와 특징에 대해 각각 상세하게 살펴보았다.
한편, 도 3a 내지 도 3c에서 수신부의 구성 특징과 장점에 대해 검토하면 다음과 같다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 2개의 송신부에서 서로 각각의 시스템을 통한 송신을 함으로써, EN-DC 동작 구현 시에, 수신부는 다음과 같은 장점을 갖는다. 구체적으로, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 LTE-TX와 NR-TX로 분기되는 형태로써 외부의 부품을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 측면에 따르면, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템과 같은 제2 통신 시스템에서는 LTE와 같은 제1 통신 시스템에 비해 더 엄격한 수준의 타이밍 정렬이 필요하다. 이와 관련하여, 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
이와 관련하여, UL-MIMO 기술은 4G에도 표준화되어 있는 기술이나, 비용 및 실장 면적 등의 측면에서 현실적으로 2개 이상의 전력 추정부(Power Tracker)를 사용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 벅-부스트 변환기 (Buck-Boost converter)를 통합하고자 한다. 한편, 본 발명에서 통합된 형태의 벅-부스트 변환기, 예컨대 전압 부스터가 반드시 필요한 이유는 4G LTE 대비 시간 정렬(Time alignment)에 관한 요구사항이 증대되기 때문이다.
이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 LTE 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위와 NR 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위를 나타낸다. 도 4의 (a)를 참조하면, LTE 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 각 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성되어, 총 20개의 슬롯으로 구성된다. 이때, LTE 무선 프레임은 10ms의 시간 구간을 가지고, 서브프레임은 1ms의 시간 구간을 갖는다. 또한, 1ms의 시간 구간을 갖는 2개의 슬롯은 14개의 심볼로 이루어져 있고, 이에 따라 최소 제어 단위(minimum control unit)은 1ms이다.
반면에, 도 4의 (b)를 참조하면, 5G 서브프레임에 해당하는 NR(New Radio) 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성되고, 0.5ms 단위의 각 슬롯에는 14개의 심볼이 존재한다. 이때, 5G 통신 시스템에서는 최소 제어 단위가 심볼 단위로 이루어지게 되어, 최소 제어 단위는 0.5ms/14=35ns가 된다. 따라서, 4g 통신 시스템에 비해 5G 통신 시스템에서는 약 28배 정도 타이밍 정렬 요구사항이 증가하게 된다.
이러한 타이밍 정렬 요구사항 만족하기 위해, 5G 통신 시스템에서는 차별적인 타이밍 제어 방법과 이를 구현하기 위한 구성이 필요하다. 이와 관련하여, 도 5a는 본 발명에 따른 공통 전압 부스터(common voltage booster)를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 제1 전력 증폭기(100)는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되고, 제2 전력 증폭기(200)는 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 또는, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
한편, 5G 통신 시스템에서 전원 제어부, 즉 PA booster를 별도로 구비하고, 이에 따라 별도의 PA booster에 의해 제1 및 제2 전력 증폭기의 전원을 제어하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5b는 본 발명과 관련하여 별도의 전압 부스터를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 복수의 무선 통신 시스템에 대해 별도로 2개의 전원 제어부(400a, 400b)로 구현하면, 하드웨어 구성은 최적화되지만, 타이밍 동기(Timing Synchronization)에 대한 문제가 발생하게 된다. 예를 들어, 4G UL-MIMO 동작 시, 전술한 바와 같이 4G 통신 시스템의 각각의 송신부는 1ms에 해당하는 심볼 단위의 최소 제어 단위 레벨을 갖는다. 이에 따라, 1ms의 최소 제어 단위 레벨로 평균 전력 제어와 타이밍 동기가 이루어져야 한다.
반면에, 5G UL-MIMO 동작 시, 전술한 바와 같이 5G 통신 시스템의 각각의 송신부는 35ns에 해당하는 심볼 단위의 최소 제어 단위 레벨을 갖는다. 이에 따라, 35ns의 최소 제어 단위 레벨로 평균 전력 제어와 타이밍 동기가 이루어져야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 5a를 참조하면, 전원 제어부(400)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)에 연결되어, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 전압을 제어하도록 구성된다.
한편, 전원 제어부(400)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 공급 전압을 제공하는 전압 부스터(410)를 포함한다. 여기서, 전압 부스터(410)는 하나의 전압 부스터를 통해 복수의 전력 증폭기의 공급 전압을 동시에 제공하므로, 공통 전압 부스터(common voltage booster)로 지칭될 수 있다. 따라서, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로의 공급 전압은 하나의 전압 부스터(410)에 의해 동시에 제어될 수 있다는 장점이 있다.
이를 위해, 도 4 및 도 5a를 참조하면, 하나의 전압 부스터를 통해 5G 심볼 시간 구간 (즉, 심볼 듀레이션(symbol duration) 이내에서 타이밍 오차 (timing error) 조정이 가능하다. 이를 위해, 전압 부스터(410)에서 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 동시에 제공되는 공급 전압에 의해, 5G 심볼 시간 구간 (즉, 심볼 듀레이션) 이내에서 타이밍 오차 조정이 가능하다. 따라서, 상기 동시에 제공되는 공급 전압에 의해, 제1 전력 증폭기(100)에 의해 출력되는 제1 송신 신호와 제2 전력 증폭기(200)에 의해 출력되는 제2 송신 신호 간의 타이밍 오차가 5G 통신 시스템의 심볼 듀레이션 이하가 되도록 조정 가능하다.
한편, 도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말기의 제어부는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)를 제어하는 RFIC(300)와 별도로 모뎀(500)을 더 구비할 수 있다. 이때, 전압 부스터(410)는 모뎀(500)에서의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 모뎀(500)은 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다. 이에 따라, 모뎀(500)은 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템의 복수의 서로 다른 신호를 처리할 수 있다.
구체적으로, 모뎀(500)은 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)를 제어할 수 있다. 반면에, 수신부의 제어와 관련하여 모뎀(500)은 제1 안테나 내지 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다중 송신부의 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에 연결되는 제1 및 제2 구동 증폭기 (driving amplifier)(420, 430)를 포함하고, 이에 따라 개별적인 포락선(envelope) 제어가 가능하다.
이와 관련하여, 제1 구동 증폭기(420)는 제1 전력 증폭기(100)에 연결되고, 모뎀(500)에서 출력되는 신호를 증폭하여 제1 신호를 제1 전력 증폭기(100)로 제공할 수 있다. 반면에, 제2 구동 증폭기(430)는 제2 전력 증폭기(200)에 연결되고, 모뎀(500)에서 출력되는 신호를 증폭하여 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기(200)로 제공할 수 있다. 이와 같이, 별도로 구비된 제1 구동 증폭기(420)와 제2 구동 증폭기(430)에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 제어가 가능하다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)로 입력되는 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)는 자원 블록(RB) 별 포락선 기반 전력 레벨 제어가 가능하다. 이를 위해, 모뎀(500)은 자원 블록(RB) 별로 제1 신호와 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 구동 증폭기(420)와 제2 구동 증폭기(430)는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 개별적으로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)로의 입력 전력이 Pin,1과 Pin,2라고 하고, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)의 이득(gain)을 G1 및 G2라고 가정한다. 한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 이득을 GP1 및 GP2라고, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력을 Pout,1 과 Pout,2라고 가정한다. 한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)는 전압 부스터(410)에 의해 공통 전압이 제공되므로, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 이득은 GP 로 동일한 이득 값을 갖는다.
이때, 송신부의 서로 다른 경로 간의 부정합(mismatch)에 따른 전력 레벨 차이를 보상하여 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨을 개별적으로 조정할 수 있다. 한편, 입력 전력은 RB 레벨보다 더 큰 단위(예컨대, 서브프레임 단위)로 전력 제어가 수행되어, RB 레벨에서는 Pin,1 = Pin,2 = Pin이라고 가정한다. 이때, 제1 송신 경로 및 제2 송신 경로에 따라 부정합 레벨이 각각 M1 및 M2라고 가정한다.
이에 따라, 제1 송신 경로에 대해 Pout,1 = Pin * G1 * G P * M1이 성립하고, 제2 송신 경로에 대해 Pout,2 = Pin * G2 * G P * M2가 성립한다고 가정하자. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에서 전력 레벨 검출이 수행되어, | Pout,1 - Pout,2 | = △P (임계 값) 이상이면 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
예를 들어, Pout,2 가 Pout,1 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(430)의 이득 G2를 G2 + △G로 증가시킬 수 있다. 반면에, Pout,1 이 Pout,2 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G1을 G1 + △G로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, | Pout,1 - Pout,2 | < △P (임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력이 포화 전력(saturated power)에 근접하면, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430) 중 어느 하나의 이득을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, Pout,2 가 Pout,1 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G1을 G1 - △G로 감소시킬 수 있다. 반면에, Pout,1 이 Pout,2 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(420)의 이득 G2를 G2 - △G로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, | Pout,1 - Pout,2 | < △P (임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 기지국(5G 기지국)과 이동 단말기 간의 서로 다른 MIMO 전송 스트림 간의 채널 환경(channel environment)에 따른 전력 레벨 차이를 보상하여 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨을 개별적으로 조정할 수 있다. 이와 관련하여, 서로 다른 MIMO 전송 스트림 간의 채널 환경은 서로 다른 경로 손실(path loss) 또는 서로 다른 간섭 수준 (이에 따른 SINR 레벨)일 수 있다. 이에 따라, 제1 채널 경로에 대해 Pout,1 = Pin * G1 * G P * L1이 성립하고, 제2 채널 경로에 대해 Pout,2 = Pin * G2 * G P * L2가 성립한다고 가정하자. 여기서, L1 및 L2는 제1 채널 경로 및 제2 채널 경로에 대한 경로 손실일 수 있다.
이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에서 전력 레벨 검출이 수행되어, | Pout,1 - Pout,2 | = △P2 (제2 임계 값) 이상이면 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다. 이때, 채널 경로 간 전력 차이가 내부 회로의 송신 경로 간 전력 차이보다 큰 값을 갖는다. 따라서, 채널 경로 간 전력 차이에 대한 제2 임계 값을 송신 경로 간 전력 차이에 따른 제1 임계값 보다 크게 설정할 수 있다.
송신 경로 별 보상 방법과 유사하게, Pout,2 가 Pout,1 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(430)의 이득 G2를 G2 + △G2로 증가시킬 수 있다. 반면에, Pout,1 이 Pout,2 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G1을 G1 + △G2로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, | Pout,1 - Pout,2 | < △P2 (제2 임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력이 포화 전력(saturated power)에 근접하면, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430) 중 어느 하나의 이득을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, Pout,2 가 Pout,1 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G1을 G1 - △G2로 감소시킬 수 있다. 반면에, Pout,1 이 Pout,2 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(420)의 이득 G2를 G2 - △G2로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, | Pout,1 - Pout,2 | < △P2 (제2 임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다. 이때, 채널 경로 간 전력 차이 보상을 위한 변경 레벨 △G2는 송신 경로 간 전력 차이 보상을 위한 변경 레벨 △G 보다 더 큰 값을 갖도록 설정 가능하다.
한편, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200) 간의 격리도(isolation) 향상을 위해 전원 제어부(400)와 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200) 간에 다이오드(450)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 다이오드(450)는 전압 부스터(410)와 제1 전력 증폭기(100) 간 및 전압 부스터(410)와 제2 전력 증폭기(200) 간에 구비될 수 있다.
구체적으로, PA 부스터에 해당하는 전원 제어부(400)를 공통으로 사용함에 따라 PA_VCC Avg. 값은 2개 PA에 동일하게 공급될 수 있다. 즉, 1-Module, 1-Control, 1 Buck 이므로 PA_VCC Avg. 값은 2개 PA에 동일하게 공급된다. 또한, Power Level 변경에 대해서도 2개의 Tx 가 Sync 가 일치하게 된다. 이와 관련하여, 2개의 Tx 간의 동기 일치는 5G 통신 시스템과 같이 정밀한 수준의 타이밍 오차를 요구하는 경우에 특히 중요하다.
반면에, 도 5a에 도시된 바와 같이 전압 부스터(410)와 달리 별도의 구동 증폭기(420, 430)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 증폭기(420, 430)는 Class AB 증폭기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 별도로 구비된 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 포락선(envelope) 은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어된다.
이상에서 전술된 본 발명에 따른 전원 제어부의 구성과 제어 방법을 위한 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.
결론적으로, PA Booster를 하나의 형태로 만들고 동일한 PA_VCC를 동시간으로 공급하며 각 자원(resource) 별로 달라져야 하는 포락선(envelope)만 개별 ET DAC로 Cover할 수 있다. 여기서, PA Booster는 전원 제어부(400)일 수 있고, 전술한 바와 같이 별도의 증폭기를 구비하여 RB 별 포락선(envelope)은 개별 RA에 따라 제어된다.
한편, 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 및 이의 제어 방법은 UL-MIMO에만 한정되는 것이 아니고, 응용에 따라 UL-diversity에도 활용 가능하다. 이와 관련하여, UL-MIMO와 UL-diversity에 대해 살펴보면 다음과 같다.
한편, 도 5a를 참조하면, UL-MIMO가 수행되는 경우, 하나의 전원 제어부(400)와 2개의 구동 증폭기(Class AB Amp)가 사용될 수 있다. 이에 따라, 5G 통신 시스템의 복수의 전송 신호 간에 타이밍 일치가 가능하고, 각 자원 별 포락선(envelope) 제어가 가능하다는 장점이 있다.
반면에, UL-diversity가 수행되는 경우, 하나의 전원 제어부(400)와 하나의 구동 증폭기(Class AB Amp)만 사용될 수 있다. 이에 따라, 5G 통신 시스템의 복수의 전송 신호 간에 타이밍 일치가 가능하고, 별도의 증폭기 구동에 따른 전력 소모 감소가 가능하다.
하지만, UL-diversity가 수행되는 경우, 반드시 하나의 구동 증폭기(Class AB Amp)가 아니라 2개의 구동 증폭기를 사용할 수도 있다. 이와 관련하여, 이동 단말기는 채널 상태에 따라 UL-MIMO와 UL-diversity 간에 전환되도록 동작한다. 그러므로, UL-MIMO와 UL-diversity 간 빠른 전환을 고려하여, 하나의 전원 제어부(400)를 사용하되, 별개의 구동 증폭기를 사용하는 것이 응용에 따라서 바람직할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기에 대해 살펴보았다. 이러한, 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 무선 시스템에서 UL MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 MIMO 구조에서 배치 공간 감소, 전력 소모 감소 및 제어 복잡성이 감소된다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 전력 증폭기와 트랜시버를 포함하는 송신부와 저잡음 증폭기를 포함하는 수신부와 RFIC의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 이동 단말기에 있어서,
    5G 통신 시스템의 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기;
    상기 5G 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기; 및
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기에 연결되어, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 공급 전압을 제어하는 전원 제어부를 포함하고,
    상기 전원 제어부는,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 상기 공급 전압을 제공하는 전압 부스터를 포함하고,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로의 상기 공급 전압은 하나의 상기 전압 부스터에 의해 동시에 제어되는, 이동 단말기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터는 모뎀에서의 제어신호에 의해 제어되고,
    상기 모뎀은 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 동작 가능한 복수의 신호를 처리하는, 이동 단말기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제1 신호를 상기 제1 전력 증폭기로 제공하는 제1 구동 증폭기; 및
    상기 제2 전력 증폭기에 연결되고, 상기 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기로 제공하는 제2 구동 증폭기를 더 포함하고,
    별도로 구비된 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어되는, 이동 단말기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모뎀은 상기 자원 블록(RB) 별로 상기 제1 신호와 상기 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행하고,
    상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 조정하는, 이동 단말기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터에서 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 동시에 제공되는 상기 공급 전압에 의해, 상기 제1 전력 증폭기에 의해 출력되는 제1 송신 신호와 상기 제2 전력 증폭기에 의해 출력되는 제2 송신 신호 간의 타이밍 오차(timing error)는 상기 5G 통신 시스템의 심볼 듀레이션(symbol duration) 이하인 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터와 상기 제1 전력 증폭기 간 및 상기 전압 부스터와 상기 제2 전력 증폭기 간에 구비되는 다이오드를 더 포함하고,
    상기 다이오드에 의해 상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기 간의 격리도(isolation)가 향상되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기는 4G 통신 시스템의 제3 신호를 증폭하여 출력하도록 더 구성되고,
    상기 제2 전력 증폭기는 4G 통신 시스템의 제4 신호를 증폭하여 출력하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 5G 통신 시스템의 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 각각 증폭하여, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 타이밍 오차 범위 이내에서 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제1 기지국으로 송신함에 따라, 5G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 4G 통신 시스템의 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 각각 증폭하여, 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 기지국으로 송신함에 따라, 4G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기 중 어느 하나는 상기 4G 통신 시스템에서 동작하고, 다른 하나는 상기 5G 통신 시스템에서 동작하여, 4G-5G EN-DC(E-UTRAN NR Dual Connectivity)가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부 내에는 상기 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치는 상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 상기 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치는 상기 제2 전력 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치는 제1 저잡음 증폭기에 연결되고, 제2 수신 스위치는 제2 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제1 저잡음 증폭기는 제1 듀플렉서를 통해 제1 안테나와 연결되고,
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 제2 저잡음 증폭기는 제2 듀플렉서를 통해 제2 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치는 제3 저잡음 증폭기에 연결되고, 제4 수신 스위치는 제4 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제3 저잡음 증폭기 및 상기 제4 저잡음 증폭기는 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 모뎀은,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 모뎀은,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  16. 이동 단말기에 있어서,
    제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기;
    제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기; 및
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기가 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 중 어느 하나에서 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 상기 공급 전압을 제공하는 전압 부스터와 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로의 상기 공급 전압은 하나의 상기 전압 부스터에 의해 동시에 제어되는, 이동 단말기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제1 신호를 상기 제1 전력 증폭기로 제공하는 제1 구동 증폭기; 및
    상기 제2 전력 증폭기에 연결되고, 상기 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기로 제공하는 제2 구동 증폭기를 더 포함하고,
    별도로 구비된 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어되고,
    상기 제어부는 상기 자원 블록(RB) 별로 상기 제1 신호와 상기 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행하고,
    상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 조정하는, 이동 단말기.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치는 상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 상기 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치는 상기 제2 전력 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치는 제1 저잡음 증폭기에 연결되고, 제2 수신 스위치는 제2 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제1 저잡음 증폭기는 제1 듀플렉서를 통해 제1 안테나와 연결되고,
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 제2 저잡음 증폭기는 제2 듀플렉서를 통해 제2 안테나와 연결되고,
    상기 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치는 제3 저잡음 증폭기에 연결되고, 제4 수신 스위치는 제4 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제3 저잡음 증폭기 및 상기 제4 저잡음 증폭기는 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하고,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
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